岩溶区隧道新型绿色注浆材料试验研究

研究目的:为解决传统注浆材料难以同时满足岩溶区隧道注浆止水、回填及加固要求的问题,研究一种由硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、甲酸钙、聚羧酸、瓜尔胶配制而成,适用于岩溶区隧道注浆的新型绿色注浆材料(Green Grouting Material, GGM)。通过正交试验探究各组分对GGM浆液基本性能的影响,开发一种模拟岩溶区动水注浆的装置对最优配比下的GGM浆液进行特性测试,得到不同水流速、模拟环境下注浆材料的动水留存率,分析GGM材料适用性并得到不同环境下动水留存率关于动水流速的回归方程。研究结论:(1)当硫铝酸盐水泥水灰比为0.33,普通硅酸盐水泥掺量20%,甲酸钙掺量3%,聚羧酸掺量0.3%,瓜尔胶掺量0.3%时,GGM的主要性能最优,相较于硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,最优配比下的GGM具有明显更优的动水留存率;(2)GGM浆液在动水流速为0.4 m/s的富水岩溶区空腔环境、断层破碎带、富水砂卵石地层、富水砂层中的动水留存率分别为58.6%、68.36%、64.72%、87.29%,充填堵水效果较显著,满足一般注浆工程需求;(3)GGM材料具有机械强度高、凝结时间快、流动度良好、动水留存率高等优点,是一种较为理想的富水岩溶区隧道注浆材料;(4)本研究成果可为岩溶区隧道注浆止水加固提供参考和借鉴。